贵州变电站接地降阻方法浅析

前言

贵州省位于云贵高原东部,全省地势由西向东降低。在地质上以碳酸盐岩广布、喀斯特景观普遍发育为特征。整体土壤偏少且电阻率偏高。这种地质条件对于变电站的接地电阻最终达到设计要求是非常不利的。那么怎么才能有效地降低变电站接地网的接地电阻并且使投资成本不会过高之间达到一种平衡呢，下面本人就工作中的一些经验做一些浅显的分析。

一、常用降阻方法

我们现在国内变电站一般常用的降阻方法有深井接地、加装接地模块、站区外延水平接地、加降阻剂、换填电阻率低的耕植土、电解离子接地极等。

1.深井接地

深井接地就是根据站区面积增设数个（数量不宜太密，因为深井接地极之间会有屏蔽现象）20m以上的接地深井，把钢管接地极插入深井，并用压力灌注降阻剂。这样做是一方面相当于纵深增大接地网的面积；另外一方面土壤深处含水层电阻率较低，能提高电流散流能力。缺点是站区深处土壤必须电阻率较低，如果为坚岩等地质条件就不能达到相应效果。

2.加装接地模块

接地模块又称非金属石墨接地模块。是一种以非金属材料为主的接地体，它由导电性、稳定性较好的非金属矿物和电解物质组成。它针对金属接地体在酸性或碱性土壤中亲合力差、且易发生金属体表面锈蚀而使接地电阻变化的弱点，具有耐腐蚀、接地电阻稳定等特点。缺点是接地模块市场混乱，良莠不齐，价格相差很大。

3.站区外延水平接地

这种方法实际就是增大接地面积以达到降低接地电阻的目的。对于周围有水塘、湖泊等低电阻地带或者比较偏僻，征地问题不大的地区变电站比较有效节约成本。缺点是对于城区变电站等寸土寸金的地区成本过高。

4.加降阻剂

就是在水平接地体包裹降阻剂，降低接地体与周围土壤的接触电阻，以达到降阻目的。缺点是降阻剂一般都有腐蚀性，对于接地体及周遭环境都有一定影响。

5.换填耕植土

就是用电阻率较低的耕植土换填接地体周围的电阻率较高的土壤，以达到降阻目的。缺点是比较费人工和时间。

6.电解离子接地极

由合金化合物组成，导体外部一般为紫铜管等耐腐蚀物质，内部填充特制电解化合物，能充分吸收空气中的水分，通过潮解缓慢释放电解离子，有效降阻并保持电阻稳定。缺点是成本过高。

二、合理运用降阻方法

在具体的变电站施工中，我们应该以设计为依据，根据施工现场实际情况，合理运用降阻措施，来达到理想的降阻效果。以本人施工的一个110kV变电站为例来进行分析，本站占地面积较小，周围无外延可能。接地网设计工频接地电阻为0.5Ω；工程所在地主要土壤电阻率：表层土壤电阻率按800Ω・m计算；中层土壤电阻率按平均值1375Ω・m计算；下层土壤电阻率平均值按2000Ω・m计算。表层土为耕植土，设计根据土建需求必须弃掉。

依据以上现状，我们将此耕植土挖起后堆置于站区一角，用于接地回填；此举既能节约弃土所需的运输费用，又能用于接地换填，降低接地电阻。另拟采用站内及站基边缘打接地深井，埋设20米长垂直接地体，并采用降阻剂压力灌浆工艺进行施工的方法对现有接地网工频接地电阻值进行改善。

目前的普通接地网都是扁球体，扁球体接地网带电电荷少，而立方体接地网带电电荷多，带电电荷少则接地网的电阻值高，反之，带电电荷多则接地网电阻值低。因些要改变接地网结构，使其形成立方体。要使接地网形成立方体则必需从打深井来纵深考虑。通常接地深井的深度是根据地网面积来确定，而接地深井的组数则根据土 壤电阻率来确定。在深井接地体周围回填降阻剂是现在做地网的普遍做法，直接回填土时，接地体和土壤之间会存在缝隙，这个缝隙会产生接触电阻增大，要促成土壤和接地体之间没有缝隙那需要很长的时间让土基自己下沉，压实。回填降阻剂就是用降阻剂来填充这个缝隙，快速的降低接触电阻。压力灌浆是为了让降阻剂快速紧密填充于井中除垂直接地体外的全部空间，这是因为降阻剂也是黏稠状的，当孔小而深的时候，降阻剂是不能很快流到井底部的，这时就需要压力灌浆。本方案设计采用压力灌浆的工艺，通过压力使降阻剂真正纵深发展，形成树根状的扩散状，充分发挥长效降阻剂的效果。如图所示。

在变电站地网地址上，依据现场钻机安装难易程度设置8孔Φ150mm×20m接地深井。接地深井内埋设Φ50×3.5mm×20m热镀锌钢管做垂直接地体，垂直接地体埋深0.8m。接地深井内采用压力灌浆工艺灌注2000kg长效稀土物理降阻剂。

变电站外沿道路共布置4孔深井，具体布法如图一所示。接地深井内埋设Φ50×3.5mm×20m热镀锌钢管做垂直接地体，垂直接地体埋深0.8m。接地深井内采用压力灌浆工艺灌注2000kg长效稀土物理降阻剂。

本设计充分考虑了地下水层的分布和深度对接地网工频接地电阻的影响，接地深井设计深度为20m，较易施工，有效降低接地网工频接地电阻。接地深井的布置最大限度利用现有地形，充分提高垂直接地体的降阻效果。

经计算水平复合接地网的工频接地电阻为4.91Ω；垂直方向的平均土壤电阻率为1355Ω・m；

增设深井接地后接地网的工频接地电阻：

增设12孔Φ150mm×20m接地深井后的接地网工频接地电阻计算如下：

结语

变电站接地应根据现场实际情况，从造价、现场实施难度等等方面结合设计合理运用降阻办法。贵州省目前变电站造价普遍较低的情况，运用深井接地、添加降阻剂、换填耕植土等降阻方法的较多，运用这几种办法造价较为经济；实际运用下来根据实际合理运用效果也较为理想。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。